以技捕碳 以綠興能

春天的隴東大地，生機盎然。甘肅慶陽的正寧電廠內，1號、2號機組穩定運行，源源不斷的電能經電網送往千家萬戶與生產一線。

正寧電廠是國家重大能源通道“隴電入魯”工程的重要配套調峰電源，承擔著筑牢區域電力保供防線、保障能源安全穩定供應的重任。這里有個“碳捕手”，即去年9月正式投運的全球規模最大煤電碳捕集示范工程——華能正寧電廠150萬噸/年二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）示范工程（以下簡稱“正寧電廠示范工程”）。通過“碳捕手”，煤炭燃燒時產生的二氧化碳在吸收塔和再生塔內與吸收劑進行化學反應，從而被捕集，之后再被利用與封存。這一工程，可推動隴東優質煤炭資源實現高效清潔利用、就地轉化增值。

CCUS是實現“雙碳”目標的核心關鍵技術之一。自2021年以來，我國CCUS產業加速布局、規模持續擴容。乘著行業發展的東風，正寧電廠示范工程憑借哪些硬核實力脫穎而出？這份服務國家“雙碳”戰略目標與煤電綠色轉型的方案，又蘊含著怎樣的時代意義？帶著這些問題，記者采訪了中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司（以下簡稱“華能清能院”）正寧電廠示范工程研發團隊，在對話中探尋“中國方案”的創新密碼。

破局突圍：從跟跑到引領，助力煤電低碳發展

能源是國民經濟的命脈，能源保障與安全直接關系國計民生，關乎發展全局。作為世界上最大的能源生產國和消費國，我國維護能源安全的堅實底氣，一方面源自煤炭、石油、天然氣、非化石能源等一次能源的綜合供給能力，另一方面則得益于發展方式綠色轉型取得的扎實成效。

立足我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦，煤電憑借穩定可靠、調峰能力突出的優勢，在當前及今后較長時期內，仍將承擔“基礎保障+系統調節”的重要功能。但與此同時，煤電行業碳排放總量偏大的現實，也迫切要求加快低碳化改造步伐，縱深推進能源綠色低碳轉型。

“實現‘雙碳’目標，既要大力構建新型能源體系，也要推動傳統能源主動擔當作為，探索出一條切實可行的低碳發展路徑。”華能清能院院長肖平表示。

煤電作為電力系統的“壓艙石”，必須在牢牢守住能源安全底線的前提下推進綠色轉型，絕非簡單的“去煤化”，而是要全力攻克“用煤不排碳”這一關鍵技術難關。CCUS正是攻克難關的重要抓手。

放眼全球，歐美在CCUS技術研發與應用領域起步較早。1972年，美國二氧化碳年捕集規模便達到40萬至50萬噸；20世紀90年代起，歐洲聚焦二氧化碳封存技術，陸續建成一批示范工程。進入21世紀，在應對氣候變化的共識下，CCUS作為核心減碳技術受到各國高度重視，我國也加快布局。

在發展初期，我國CCUS發展面臨技術“封鎖”、裝備依賴進口、關鍵材料受制于人等困境。我國在引進、消化、吸收的基礎上逐步追趕，為后續突破積蓄了堅實力量。歷經二十余年深耕，我國煤電領域的CCUS項目從每年捕集3000噸提升至50萬噸，并邁向自主研發、成熟應用。

“經過這段‘技術長跑’，我們有更足的信心、更強的實力給出CCUS的‘中國方案’。”對于華能清能院副總工程師、溫室氣體減排部主任郜時旺及其團隊來說，這個方案的目標清晰而堅定。

在規模上，實現從“跟隨”走向“引領”的轉變。在正寧電廠示范工程建成之前，我國在燃煤電廠百萬噸級碳捕集示范工程方面存在空白。“中國作為全球煤電裝機規模最大的國家，必須打造屬于自己的百萬噸級‘母艦’，推動碳捕集示范項目從‘十萬噸級試驗’向‘百萬噸級工業化應用’跨越。”郜時旺說。作為全球規模最大煤電碳捕集示范工程，正寧電廠示范工程每年可捕集的二氧化碳量，相當于60萬輛汽車一年的碳排放量，可助力燃煤電廠實現大規模、工業化深度減排，推動煤電綠色清潔發展，助推碳中和目標實現。

在裝備上，要實現從“引進”到“自主”的跨越。“核心裝備100%國產化”“不能讓人‘卡脖子’”，每每談及自主研發，郜時旺的語氣不自覺地變得高亢。他說，無論是全球首創的“二塔合一”復合式吸收塔，還是填補國內空白的八級超臨界二氧化碳壓縮機，唯有實現完全國產化，才能真正筑牢發展底氣。

在系統集成上，則要追求“捕碳”與“調峰”的協同。這是正寧電廠示范工程區別于國際同類項目的一大亮點。在郜時旺眼中，團隊打造的并非單一環保設備，而是可與電網深度融合的“智慧型”碳捕集系統。該系統能夠動態調整負荷，使煤電機組在高效捕集二氧化碳的同時，靈活適配電網調度需求，切實保障電力供應安全穩定。

攻堅破難：在“無人區”蹚路，鍛造自主創新硬核實力

2026年，從正寧電廠燃煤機組捕集到的二氧化碳，被注入地下3000米深的咸水層進行永久地質封存。這是正寧電廠示范工程正式運行后取得的階段性成果。

成果令人欣喜，背后的攻堅克難、精益求精值得回味。

“正寧電廠示范工程的每一步，都是在為未來探索一條可行的減排路徑。”堅守這份信念，研發團隊為正寧電廠示范工程設定了幾個核心指標，其中之一是二氧化碳純度達99%以上。

99%，意味著近乎純凈的產品品質。經碳捕集系統處理后的二氧化碳，純度達到99%以上，這意味著它不再是工業廢氣，而是可以進入化工合成甚至精密焊接領域的資源。

記者了解到，捕集率越高，往往能耗越高；要求純度達到99%，核心裝備必須過硬，自主創新是唯一的出路。

“以前我們更多是在跟蹤國際前沿，看別人怎么做、學別人怎么做。但核心技術買不來，更何況在這個工程中，我們面對的是全球最大規模、沒有任何成熟經驗可照搬的‘無人區’，只能靠自己干。”華能清能院溫室氣體減排部副主任牛紅偉告訴記者，從27層樓高的“二塔合一”復合式吸收塔的設計，到八級超臨界二氧化碳壓縮機的攻關，再到深部咸水層多層封存體系的構建，“每一天都在面對未知，每一個環節都在逼自己蹚出一條路。”

這是一條啃硬骨頭的研發之路。以八級超臨界二氧化碳壓縮機為例，它是負責加壓輸送二氧化碳的動力“心臟”。研發團隊調研發現，當時國際上能生產此類壓縮機的廠家屈指可數，而且對中國實行技術封鎖；國內最高只能做到六級壓縮，無法滿足大規模、長距離二氧化碳傳輸與利用需求。困境之下，研發團隊與設備廠家從基礎研究做起，從材料、轉子動力學到流道設計，一步步啃硬骨頭，先后攻克了多級高速復雜軸系穩定性、窄流道三元閉式葉輪加工等一系列技術難關，最終設計出國內首臺八級超臨界二氧化碳壓縮機，為捕集后二氧化碳大規模管道輸送與封存提供了重要設備支撐。

這也是一條精益求精之路。在工程推進過程中，研發團隊總在打磨細節：面對復合式吸收塔結構復雜、焊接量大、高空作業面緊張的挑戰，通過多次試驗，推出“外鋼架、筒體、內件分層循環流水作業”模式，保證了一萬余次安全起吊；為了驗證“捕碳+調峰”協同運行的技術可行性，他們連續多天守在集控室，盯著運行參數界面，不斷調整裝置參數，直至裝置運行技術指標滿足設計要求，可隨煤電機組運行情況動態調整碳捕集系統負荷。

這還是一條敢于試錯的優化之路。“實驗室里的技術再成熟，只有通過真實、復雜的燃煤煙氣驗證，才能從樣品變成產品，最終推向市場變成商品。”令牛紅偉印象深刻的是建設調試階段的一次次試驗，“從實驗室到工廠，小試成功的工藝，在放大百倍千倍后，因流體的分布、傳質傳熱的效率會發生巨大變化，很可能達不到目標值，甚至會出現致命缺陷。”研發過程中，無數次失敗讓大家深切體會到科研不是一帆風順的坦途，而是布滿荊棘的攀登。但也正是在一次次推倒重來中，正寧電廠示范工程的“二塔合一”復合式吸收塔空間利用率變得更高、結構性能變得更優，自主研發的二氧化碳捕集吸收劑突破了再生能耗高、降解嚴重的難題，關鍵技術指標達到國際領先水平。

向綠而行：聚力迭代優化，續寫低碳轉型篇章

正寧電廠示范工程的正式投運，其意義不僅在于驗證了我國CCUS技術的成熟可靠性，更在于向全球碳減排領域遞上了一份兼具實力與溫度的“中國方案”：

一套“全鏈條自主創新，核心裝備100%國產化”的技術裝備體系，從此任何國家想發展CCUS，都多了一個“中國選項”；

一種“煤電低碳轉型+能源安全保障”協同發展的系統范式，證明了能源轉型可以通過技術創新，實現發展與減排的平衡；

一條“產學研用協同、創新聯合體攻關”的產業培育路徑，有效整合了碳捕集、輸送、利用、封存全鏈條資源，凝聚起多方力量，合力把CCUS產業鏈的“蛋糕”做大、做優、做扎實，為產業高質量發展筑牢根基。

隨著工程的投運，研發團隊再次忙碌起來，向著更高目標穩步邁進。

“站在新的起點，我們的工作重心將從‘建設攻堅’向‘運維優化、迭代升級’階段推進。”華能清能院溫室氣體減排部劉漢明博士告訴記者。

運維優化階段，核心目標是讓整套裝置“跑得更穩、更省、更高效”。投運之后，研發團隊的首要任務便是持續優化運行參數，全面驗證裝置長周期穩定運行的可靠性。“我們將在實際運行中精準驗證每一組數據，不斷優化吸收劑配方、降低再生能耗，力爭讓這套系統的能耗再降一步、效率再提一截，充分釋放技術潛力。”劉漢明補充道。

當前CCUS面臨的最大瓶頸是成本。到了迭代升級階段，就要通過規模化示范，讓技術“成本更低、競爭力更強”。記者獲悉，團隊將在高效、低能耗二氧化碳吸收劑研發領域持續攻堅，突破關鍵技術瓶頸；同時，將以正寧電廠為核心樞紐，積極探索與周邊油田、化工企業的深度協同模式，逐步構建起“碳捕集—資源化—收益反哺”的商業閉環，讓CCUS真正從“可行”走向“可持續”。

展望未來，CCUS是一個需要長期堅守的方向，征途注定不是一馬平川，需要耐得住寂寞、扛得住壓力、經得起波折。只有以勇敢為翼、以恒心為伴，才能在綠色轉型的戰場上破局而立，書寫屬于這一代科研工作者的硬核答卷。

記者手記丨最動人心是情懷

在正寧電廠，示范工程的成效閃爍著耀眼光芒，同樣閃亮的還有一群平凡科研工作者的奮斗歷程。他們幽默又鮮活，將碳捕集過程中二氧化碳與吸收劑的反應巧作比喻：吸收塔是“淋浴間”，燃煤產生的煙氣從“淋浴間”下端涌入；吸收劑是特制的“洗澡水”，從塔頂噴淋而下，“能像磁鐵吸鐵屑一樣，只把二氧化碳‘抓’進液體里，而讓潔凈的煙氣排出”。這份鮮活背后，是對科研的熱愛與對生活的細致觀察。

最打動人的，是他們藏在堅守里的家國情懷。“心中裝著‘國之大者’”“必須走通‘中國路’”，一句句真摯話語，道出了科研工作者20年堅守不變的初心，也彰顯了突破國外技術封鎖的決心。

微光雖小，照亮前行路；逐光而行，路雖遠行則將至。從技術跟跑到引領，從工程投運到迭代優化，扎根一線的科研人，以初心為炬，懷揣信念、堅韌不拔，在CCUS“無人區”默默探索，終破壁壘，不僅為煤電低碳轉型交出了亮眼的中國答卷，更向世界傳遞了中國科研工作者的執著與擔當。